欧世盛多通道电化学高通量筛选平台：为过氧化氢电催化剂筛选评价按下快进键

欧世盛公司设计开发的多通道电化学高通量筛选平台 ，集在线程序制备系统和类环盘电极检测体系为一体。

PART.1

研究背景

过氧化氢（H2O2）俗称双氧水，是世界上最重要的 100 种化学品之一，其具有绿色、环保、高效等诸多优势，被广泛应用于废水处理、消毒灭菌等日常生活以及己内酰胺、环氧丙烷等大型石化过程之中。目前过氧化氢主要由蒽醌氧化法制备，该方法生产效率高、规模大，但碳排放量大，安全风险高。亟待开发出一种高效、简易、绿色、可持续的过氧化氢制备技术。

随着能源革命的到来，绿电驱动化学转化已成为化学工业的重要发展方向。电催化合成过氧化氢的反应机理有两种：第一种是水氧化反应，水分子在催化剂表面发生一系列氧化反应得到过氧化氢，但该方法所需电压高、易发生副反应生成氧气或氢氧根自由基，难以大规模应用；第二种是氧还原反应，氧气分子在催化剂表面发生一系列还原反应生成过氧化氢，该方法条件温和，被认为是一种最有希望替代传统蒽醌工艺的过氧化氢合成方法，但反应速率较慢，也容易发生副反应生成水，所以对于电催化合成过氧化氢来说筛选高活性、高选择性的电催化剂至关重要。

PART.2

应用案例

化学家们想要筛选出性能优异的催化剂，一个合适的催化剂性能检测方法是必不可少的，目前常规的催化剂性能检测方法是旋转环盘电极法，该方法可以准确地评估催化剂的氧还原活性和过氧化氢的选择性，但旋转环盘电极结构复杂、导致其难以与高通量自动化设备联动。欧世盛创新性地设计并开发了一种新型催化剂性能检测装置，该装置能够与高通量自动化设备联动，从全新的角度加速了电催化合成过氧化氢催化剂的开发进程。

应用案例

1、催化剂性能检测电极模型

通过检测电极上电流密度js的变化率、合成电极上的电流密度jd、反应池内电解质溶液体积V可以计算催化剂表观速率常数Kr，从而就能比较不同催化剂的催化性能。

2、催化剂制备过程

使用0.5M Na2SO4作为电解液，取4mg Ni 催化剂分散于780μL 异丙醇、200μL水和 20μL Nafion 溶液中，冰水浴超声作用0.5h，得到均匀的催化剂浆料。取20μL催化剂浆料滴涂在玻碳盘电极上，自然干燥，得到催化剂负载层。单批次最高可程序化制备48种不同催化剂，制备完成后可连续检测48组电化学数据。

3、催化剂性能检测方法

4、模型验证

实验过程中挑选了一种性能优异的催化剂，在不同电解质溶液体积下进行实验，CV活化后扫描LSV曲线，选取起始电位后催化剂性能比较优异的反应电压，在该电压下进行恒电压反应，检测电极电流基本呈正比例增加，合成电极上的电流密度基本保持不变，然后通过推导公式，可以计算得到同一催化剂的表观速率常数分别为2.01×10-4 L/s、1.96×10-4L/s和1.87×10-4L/s，数据一致性好，模型可靠性高。

5、装置应用

在验证模型可靠性后，进行了装置的应用，分别挑选了不同煅烧温度下得到的两种催化剂，分别命名为Ni-O-C-1和Ni-O-C-2以及未负载氧化镍的空白催化剂O-C-3，先进行了旋转环盘电极的测试，在实验电压下过氧化氢的选择性分别为70.83%、66.17%和1.85%，之后利用欧世盛新型催化剂性能测试电极装置进行实验，实验步骤与验证模型时操作一致，最终得到催化剂表观速率常数分别为1.96×10-4L/s、1.62×10-4L/s和0.12×10-4L/s，催化剂Ni-O-C-1性能优于催化剂Ni-O-C-2，催化剂O-C-3几乎没有催化性能，与旋转环盘电极测试结果相同，证明了该装置评判催化剂性能的准确性和良好的实用性。

PART.3

结语

旋转环盘电极（RRDE）与高通量制备技术的结合，为解决电催化剂研发中的“合成-表征-优化”闭环效率瓶颈提供了创新路径。这种融合不仅提升了研发速度，更通过原位反馈机制增强了材料设计的精准性。

自动化高通量合成设备联动催化剂性能检测装置，批量获取催化剂性能的数据，为 Al+Science 的范式研究建立了硬件基础。

欧世盛（北京）科技有限公司是以研发及生产微反应连续流化学合成技术及仪器设备，在线检测、传感器及应用型自动化装置为主的平台型技术公司。公司拥有多学科的研发团队和应用研究团队，总部位于北京，应用研发部门FLOW R&D实验室与清华大学等多所科研团队合作，为不同行业用户提供强大的技术支持。公司提供一系列综合服务，旨在满足不同行业用户的需求。客户和项目合作伙伴主要来自制药、CXO、精细化工、催化剂、石油石化、新能源、半导体、国防军工等领域。

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